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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Treibriemen zur Verwendung
in einem stufenlos verstellbaren Getriebe, das zwei V-förmige Riemenscheiben
aufweist, wobei der Treibriemen einen Träger aufweist, der aus zwei
endlosen Bandpaketen besteht, die nebeneinander liegen, und auf
denen Querelemente angeordnet sind, wobei jedes Querelement zwei
Aussparungen aufweist, die einander gegenüberliegend positioniert sind,
um die Bandpakete aufzunehmen, so daß sich ein erster Teil des Querelements
unter den genannten Bandpaketen erstreckt, ein zweiter Teil des
Querelements zwischen den Bandpaketen positioniert ist und sich
ein dritter Teil des Querelements oberhalb der Bandpakete erstreckt,
und wobei jede Aussparung eine innere Oberfläche aufweist, die zu dem Bandpaket
weist. Ein solcher Treibriemen ist im allgemeinen aus der EP-A-0
014 013 und insbesondere aus
6 der
US 4,610,648 bekannt.
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In
der Praxis hat es sich gezeigt, daß die Form der inneren Oberfläche der
Aussparung bestimmten Anforderungen genügen muß, um eine zufriedenstellende
Funktion des Treibriemens zu gewährleisten.
Diese Form hat insbesondere auch einen Einfluß auf die ordnungsgemäße Funktion
der Bandpakete, die empfindliche Teile des Treibriemens bilden.
Sie sind einer relativ großen
Zugspannung und auch einer erheblichen, veränderlichen Biegebeanspruchung
oder Biegespannung unterworfen, die von dem Übersetzungsverhältnis abhängt, das
ausgewählt
worden ist. Die genannten Bandpakete stehen in Kontakt mit der vorgenannten
inneren Oberfläche,
so daß sie
auch in Kontakt mit der inneren Oberfläche an der Stelle des genannten
zweiten Teils des Querelements stehen können. Insbesondere aus diesem
Grunde ist die innere Oberfläche
in der Praxis stets eine ebene Oberfläche, die sich in einer vertikalen
longitudinalen Richtung erstreckt.
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Stets
wenn eine Richtung in bezug auf ein Querelement beschrieben wird,
erfolgt dies unter der Annahme, daß das Querelement eine aufrechtstehende
Position einnimmt, wie sie in 2 in einer Ansicht
von vorn dargestellt ist. In dieser Darstellung ist die longitudinale
oder Längsrichtung
die Richtung senkrecht zu der Ebene der Darstellung.
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Beim
Testen der Festigkeit des Querelements hat es sich gezeigt, daß die Verwendung
von relativ kleinen Radien einen relativ großen negativen Einfluß auf die
Festigkeit des Querelements hat. Die Festigkeit des Querelements
erscheint weiterhin in der Nähe
des vorgenannten zweiten Teils des Querelements kritisch zu sein.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbesserung
im Hinblick auf die Form des Querelements vorzuschlagen, die die
Festigkeit des Querelements vorteilhaft beeinflußt.
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Die
Erfindung besteht aus einem Treibriemen und aus einem Querelement
gemäß den Ansprüchen 1 und
13.
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Insbesondere
dann, wenn Maßnahmen
vorgenommen werden, um die Bandpakete ordnungsgemäß an Ort
und Stelle zu halten, während
des Betriebs des Treibriemens, scheint jeglicher Kontakt, der auftreten
kann, insbesondere zwischen im besonderen dem untersten Band eines
Bandpakets und der inneren Oberfläche an der Stelle des zweiten Teils
des Querelements, nur eine geringe Kraft mit sich zu bringen, so
daß die
Gefahr einer Beschädigung
gering ist. Die Bandpakete können
an Ort und Stelle gehalten werden, insbesondere während des Betriebs,
dadurch daß die
innere Oberfläche
so ausgelegt ist, daß sie
an der Stelle des ersten Teils des Querelements geringfügig konvex
ausgebildet ist.
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Dadurch,
daß der
ebene Teil der inneren Oberfläche
mit einer kleineren Oberfläche
an der Stelle des zweiten Teils des Querelements ausgebildet ist,
welches die Aufgabe der vorgenannten Maßnahme ist, oder daß sogar
der relevante Teil der inneren Oberfläche mit einer Krümmung in
seinem gesamten Bereich ausgebildet wird, können größere Radien für die Rundung
der inneren Oberfläche
in der Nähe
des zweiten Teils des Querelements verwendet werden.
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Vorzugsweise
ist der genannte Winkel (a) kleiner als 85°, weiter bevorzugt weniger als
75° und noch
weiter bevorzugt weniger als 60°.
Auch ein Winkel (a) von weniger als 45° kann vorteilhaft verwendet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist der Abschnitt der inneren Oberfläche, der durch den zweiten
Teil des Querelements gebildet wird, einen im wesentlichen ebenen
Teil auf, dessen Länge
(Höhe)
kleiner ist als die Dicke eines Bandpakets. Weiterhin kann der Abschnitt
der inneren Oberfläche,
der durch den genannten zweiten Teil des Querelements gebildet wird,
eine konkave Krümmung über seinen gesamten
Bereich zeigen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß der
Krümmungsradius
des konkaven Abschnitts der inneren Oberfläche an dem Übergang zwischen dem ersten und
dem zweiten Teil des Querelements mehr als ein Drittel, vorzugsweise
mehr als die Hälfte
des kleinsten Abstands zwischen dem Abschnitt der inneren Oberfläche, der
durch den ersten Teil des Querelements gebildet wird, und dem Abschnitt
der inneren Oberfläche,
der durch den dritten Teil des Querelements gebildet wird, beträgt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
der Radius (R1) der konkaven Krümmung
der inneren Oberfläche
an dem Übergang
zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil des Querelements mehr
als 0,7 mm und bevorzugt mehr als 0,9 mm.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist vorgesehen, daß der
Abschnitt der inneren Oberfläche,
der durch den ersten Teil des Querelements gebildet wird, eine konvexe Krümmung aufweist,
die einen Radius (R2) von mehr als 0,6 mm, bevorzugt von mehr als
1,5 mm und weiter bevorzugt von mehr als 2 mm hat, in der Nähe des Übergangs
zu dem Abschnitt der inneren Oberfläche, der durch den zweiten
Teil des Querelements gebildet wird. Ein größerer Radius hat eine positive
Wirkung auf die Lebensdauer der Bandpakete.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß der
kleinste vertikale Abstand (A) der Aussparung sich auf mehr als
75% des größten vertikalen
Abstands (B) der Aussparung in der Nähe des zweiten Teils des Querelements
beläuft,
weiter bevorzugt auf mehr als 85%.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Breite eines Bandpakets mehr als 80%, vorzugsweise mehr als
90% des größten Abstands
zwischen der Oberfläche
des Querelements, die in Kontakt mit der Riemenscheibe kommen kann,
und dem zweiten Teil des Querelements.
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Bevorzugt
ist vorgesehen, daß das
Querelement aus einem Materialstreifen hergestellt ist, mit Hilfe
eines Schneidvorgangs, wobei die Enden des Querelements mit Hilfe
eines Trommelvorgangs entgratet und/oder abgerundet worden sind.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Querelement
zur Verwendung in einem Treibriemen für ein stufenlos verstellbares
Getriebe, das zwei V-förmige
Riemenscheiben aufweist, wobei das Querelement zwei Aussparungen
aufweist, die einander gegenüberstehend
positioniert sind, um Bandpakete aufzunehmen, die einen Träger bilden, so
daß sich
ein erster Teil des Querelements unter den genannten Bandpaketen
erstreckt, ein zweiter Teil des Querelements zwischen den Bandpaketen positioniert
ist und sich ein dritter Teil des Querelements oberhalb der Bandpakete
erstreckt, wobei jede Aussparung eine innere Oberfläche aufweist, die
zu dem Bandpaket weist, wobei der Abschnitt der inneren Oberfläche, der
durch den genannten zweiten Teil des Querelements gebildet wird,
einen spitzen Winkel (a), in der Nähe der Unterseite der Bandpakete,
mit der Ebene bildet, in der die Bandpakete liegen.
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Um
die Erfindung mehr im einzelnen zu beschreiben, wird eine beispielhafte
Ausführungsform des
Treibriemens nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Seitenansicht eines Treibriemens;
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2 zeigt
eine Vorderansicht eines Querelements;
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3 zeigt
eine Seitenansicht des Querelements;
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4 zeigt
eine Rückansicht
des Querelements; und
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5 zeigt
eine Einzelheit aus 4.
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Die
schematische Erläuterung
nach 1 zeigt den Treibriemen 1, der über zwei
Riemenscheiben 2, 3 läuft. In der dargestellten Situation
dreht sich die links dargestellte Riemenscheibe 2 schneller
als die rechts dargestellte Riemenscheibe 3. Dadurch, daß der gegenseitige
Abstand zwischen den beiden Teilen, aus denen jede Riemenscheibe 2, 3 besteht, verändert wird,
ist es möglich,
den Radius des Treibriemens 1 an der Stelle der Riemenscheibe 2, 3 zu verändern, so
daß als
Ergebnis davon der Unterschied in der Drehzahl zwischen den beiden
Riemenscheiben 2, 3 wie gewünscht verändert werden kann. Dies ist
eine bekannte Möglichkeit,
einen Unterschied in den Drehzahlen zwischen zwei Wellen zu verändern.
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Der
Treibriemen 1, der in 1 in einer
Seitenansicht dargestellt ist, ist aus einer Vielzahl von Querelementen 4,
von denen in 1 vier dargestellt sind, und
aus zwei Bandpaketen 5, 6 aufgebaut, von denen
eines in der Figur durch den schraffierten Bereich angedeutet ist.
Sowohl die Querelemente 4 als auch die Bänder der
Bandpakete 5, 6 sind aus Metall hergestellt. Die
Querelemente 4 können
sich frei in der Längsrichtung
der Bandpakete 5, 6 bewegen, so daß dann,
wenn eine Kraft zwischen den Riemenscheiben 2, 3 übertragen
wird, diese Kraft durch die Querelemente 4 übertragen
wird, die gegeneinanderdrücken.
Die Bandpakete führen
auf diese Weise die Querelemente 4.
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In
der dargestellten Ausführungsform
besteht jedes Bandpaket 5, 6 aus fünf Bändern, wie
in 2 dargestellt ist. In der Praxis besteht ein Bandpaket 5, 6 häufig aus
noch mehr Bändern,
beispielsweise zehn. In 2 ist die Dicke des Bandpakets 6 mit
T angegeben, und die Breite ist mit W angedeutet. Die Dicke eines
Bands beträgt
beispielsweise 0,2 mm, wobei die Breite beispielsweise 7 mm beträgt.
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Es
sei darauf verwiesen, daß die
Bandpakete 5, 6 sich nicht in Querrichtung herausbewegen können, da
Teile der Riemenscheiben 2, 3 auf jeder Seite
des Treibriemens 2 angeordnet sind. Aus den Darstellungen
wird deutlich, daß die
Form der Querelemente 4 so gewählt worden ist, daß die Querelemente
durch die Bandpakete 5, 6 in ihrer Stellung gehalten
werden. Diese Form weist zwei Aussparungen 7, 8 auf,
in denen die Bandpakete 5, 6 aufgenommen sind.
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Das
Querelement 4 besteht aus einem ersten Teil 11,
das sich unter den Bandpaketen 5, 6 erstreckt,
einem zweiten Teil 12, das unter den Bandpaketen 5, 6 angeordnet
ist, und einem dritten Teil 13, das sich oberhalb der Bandpakete 5, 6 erstreckt.
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Die
Rückseite
des Querelements 4, die in 4 dargestellt
ist, ist im wesentlichen eben, und auf seiner Vorderseite, die in 2 dargestellt
ist, weist das Querelement 4 eine sogenannte Kipplinie 18 auf.
Der Teil des Querelements 4 oberhalb der Kipplinie 18 weist
eine im wesentlichen konstante Dicke auf, in einer seitlichen Ansicht
gesehen (3), während der erste Teil 11 unterhalb
der Kipplinie 18 in Richtung nach unten konisch verläuft. Die
Kipplinie 18 ist nämlich
durch einen leicht abgerundeten Streifen auf der vorderen Seite
des Querelements 4 gebildet, beispielsweise durch einen
Rand oder eine Kante, die einen Krümmungsradius von 6 mm aufweist. Die
Kipplinie 18 steht in Kontakt mit der hinteren Seite des
benachbarten Querelements 4, sowohl in den geraden Teilen
des Treibriemens 1 als auch in dessen gekrümmten Teilen.
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Unterhalb
der Kipplinie 18 verläuft
ein erster Teil 11 konisch bis zu einer Kante 26,
die sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Der erste Teil 11 unterhalb
der Kante 26 zeigt eine konstante Dicke, die etwa 0,1 mm
geringer als die Dicke des Querelements 4 unmittelbar oberhalb
der Kante 26 ist.
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Wie
insbesondere aus 3 hervorgeht, ist der zweite
Teil 12 des Querelements 4 nach links, wie in 3 dargestellt,
versetzt, wobei als Ergebnis davon ein Vorsprung 14 auf
der vorderen Seite des Querelements 4 gebildet wird, während eine
Aussparung 15 auf der hinteren Seite vorhanden ist. Wie
aus 2 und 4 deutlich wird, erstrecken
sich der Vorsprung 14 und die Aussparung 15 in
horizontaler Richtung über
den gesamten zweiten Teil 12 des Querelements 4.
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Der
Vorsprung 14 und die Aussparung 15 greifen in
den geraden Abschnitten des Treibriemens 1 ineinander,
so daß als
Ergebnis davon verhindert wird, daß zwei aneinanderstoßende Querelemente 4 sich
relativ zueinander verschieben.
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Wie 2 zeigt,
ist der Vorsprung 14 zentral mit einem ausgesparten Bereich 16 versehen,
und 4 zeigt, daß die
Aussparung 15 zentral mit einem vorstehenden Bereich 17 versehen
ist. Auf diese Weise umfassen die Oberflächen des Vorsprungs 14 und
der Aussparung 15 Bereiche, die sich unter einem Winkel
zu einer horizontalen Linie in der Ebene, in der die Bandpakete 5, 6 liegen,
erstrecken, wobei sich diese senkrecht zu der Richtung des Treibriemens 1 erstreckt.
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In
einem geraden Abschnitt des Treibriemens 1 kommt der vorstehende
Bereich 17 in Zusammenwirken mit dem ausgesparten Bereich 16,
so daß eine
relative Bewegung von zwei Querelementen 4, die benachbart
zueinander liegen, reduziert oder völlig verhindert wird, als Ergebnis
davon, daß die
genannten Bereiche, die einen Winkel einschließen, in Kontakt miteinander
kommen.
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Wie
aus den Zeichnungen deutlich wird, sind der Vorsprung 14 und
die Aussparung 15 ganz in dem zweiten Teil 12 des
Querelements 4 angeordnet, so daß als Ergebnis davon ihre Abmessung
in Querrichtung oder horizontaler Richtung begrenzt ist.
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Jede
der Aussparungen 7, 8 ist durch eine innere Oberfläche begrenzt,
die durch Abschnitte des ersten Teils 11, des zweiten Teils 12 und
des dritten Teils 13 des Querelements 4 gebildet
wird. Die genannten Abschnitte sind durch Bezugszeichen 21, 22 und 23 in 5 bezeichnet.
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5 zeigt
eine detaillierte Ansicht der Form der Aussparung 7. Die
innere Oberfläche 21 weist
einen geraden oder geringfügig
gekrümmten
Teil an der Stelle des ersten Teils 11 des Querelements 4 auf,
wobei dieser Teil in Kontakt mit den Bandpaketen 5 kommt.
Dieser Teil geht in einen konvexen Abschnitt davon über, der
einen Radius R2 aufweist, und in einen konkaven Abschnitt der inneren
Oberfläche,
der einen Radius R1 an der Stelle aufweist, an der der Abschnitt
der inneren Oberfläche
in den Abschnitt 22 übergeht.
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In
der dargestellten Ausführungsform
ist R1 näherungsweise
gleich dem halben Abstand B, wobei dieser Abstand die größte vertikale
Abmessung der Aussparung 7 in der Nähe des zweiten Teils 12 des
Querelements 4 ist. Die innere Oberfläche 22 an der Stelle
des zweiten Teils 12 kann einen vertikalen, geraden Abschnitt
an der Stelle des zweiten Teils 12 zeigen, wobei allerdings
in der dargestellten Ausführungsform
dieser Abschnitt 22 der inneren Oberfläche in seiner Gesamtheit gekrümmt ist,
und dies praktisch in der Form eines Bogens mit einem Radius R1.
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In 5 bezeichnet
die Angabe A die kleinste vertikale Abmessung der Aussparung 7,
wobei diese Abmessung in bevorzugter Weise mehr als 80% der größten vertikalen
Abmessung B der Aussparung 7 in der Nähe des zweiten Teils 12 des
Querelements 4 beträgt.
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5 zeigt
den Winkel a, wobei es sich hierbei um den Winkel handelt, den der
Abschnitt 22 der inneren Oberfläche, der durch den zweiten
Teil 12 des Querelements 4 gebildet wird, in der
Nähe der Unterseite
der Bandpakete 5, 6 mit der Ebene einschließt, in der
die Bandpakete 5, 6 liegen. Wie in 5 dargestellt
ist, ist der genannte Winkel ein spitzer Winkel, vorzugsweise von
weniger als 85°.
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In
der Praxis hat es sich gezeigt, daß die konvexe Krümmung, die
einen Radius R2 aufweist, genügend
groß sein
muß, beispielsweise
0,4 mm oder mehr. Wenn der Radius R2 nicht groß genug ist, kann eine Beschädigung des
innersten Bands der Bandpakete 5, 6 die Folge
sein. Auch der Radius R1 der angrenzenden konkaven Krümmung muß genügend groß sein.
Es hat sich gezeigt, daß dann,
wenn R1 größer als
0,7 mm ist, die Gefahr eines Bruchs des Querelements 4 auf
ein solches Maß reduziert ist,
daß der
erste Teil 11 von 64 kleiner sein kann, d.h. eine kleinere
Masse aufweisen kann. Es ist auf diese Weise möglich, den Abstand zwischen
dem unteren Rand 24 des Querelements 4 und der
inneren Oberfläche 21, 22 an
der Stelle der vorgenannten Krümmung
erheblich zu reduzieren, d.h. daß dieser Abstand wesentlich
kleiner sein kann als die Höhe
H der Oberfläche 25 des
Querelements 4, die in Kontakt mit den Riemenscheiben 2, 3 kommt.
Eine solche Verringerung trägt
zu einem zufriedenstellenden dynamischen Verhalten des Querelements
bei. Bevorzugt kann der untere Rand 24 über im wesentlichen seine gesamte
Länge konkav
sein.
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Die
vorstehend beschriebene Ausführungsform
zeigt lediglich eine beispielhafte Ausführungsform, wobei zahlreiche
andere Ausführungsformen möglich sind.